CN105697195B - 高压螺线管阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压螺线管阀，并且所述高压螺线管阀包括连接到主体的阀壳体，所述主体具有入口端口和出口端口以形成主要流动路径。通过缠绕在阀壳体周缘上的螺线管线圈的磁力磁化设置在阀壳体一侧的固定铁心，接合设置在阀壳体下侧的柱塞A和柱塞B来打开主要流动路径。主要流动路径使用弹性地设置在固定铁心和柱塞B之间的主弹簧关闭。固定铁心被分为第二固定铁心和第一固定铁心，第二固定铁心通过联接到阀壳体的盘盖定位在阀壳体的一侧，并且第一固定铁心从第二固定铁心向柱塞B做往复运动。

Description

高压螺线管阀

技术领域

本发明涉及一种高压螺线管阀，并更具体地涉及通过确保柱塞的最大操作冲程来统一的燃料的填充路径和供给路径，从而通过减少阀内部的流动路径来减小阀尺寸、减少部件的数目，以及降低阀的成本并减少阀的重量。

背景技术

通常，螺线管阀(solenoid valve)利用电磁学原理并且是电子阀，其切换汽缸与以预定方向传输物理力的柱塞之间的入口，以打开和关闭流动路径从而调整流体流。螺线管阀通常用于各种工业领域，包括电气领域、电子领域和机器设备领域。

螺线管阀基于柱塞的移动打开和关闭流动路径。在高压气体流动的高压气体***中，设置在流动路径内的高压气体流动到螺线管阀中并被施加到柱塞。换言之，由于高压气体的阻力，柱塞不能平稳地移动，并且不能稳定地操作螺线管阀。进一步地，由于没有在高压气体的入口端口处提供用于过滤气体内所包含的外来物质的单独方法，因此螺线管阀的流动路径被混合在气体内的外来物质堵塞，从而导致螺线管阀的错误操作。

此外，使用压缩天然气(CNG：Compressed Natural Gas)或氢气作为燃料的车辆以高压气体的形式在高压容器中储存燃料。通常，车辆采用直接联接到高压容器的螺线管型电子阀。例如，高压螺线管阀通常具有封闭结构。当从事车辆操作时，需要供给燃料，向螺线管线圈供给电力并且打开阻塞燃料供给路径的柱塞。此外，为了驱动阀，包括具有双重结构的柱塞的先导型(pilot type)被用于在高压环境下以较低电力驱动阀。

根据图1A、图1B和图1C，当向螺线管阀供给电力时，柱塞A克服主弹簧的动力并被移位，并且在储罐内部的气体通过设置在柱塞B的中心处的孔流动到外部。当外部压力增大到与储罐的内部压力水平相等的水平时，柱塞B被进一步移位，从而打开主要流动路径。在一些示例中，通过包括止回阀的单独的流动路径填充燃料，当供给氢气时，柱塞B的提升距离(例如冲程，A+B)在大约0.3mm以内，这是最小限度的。即使在最小提升距离的情况下，也可以满足所需的供给流量。然而，当执行填充时，要求供给流量的10倍或以上的流量；然而，流动面积是最小的，从而限制了填充流量。

为了增大冲程，提升柱塞的动力可通过增加螺线管线圈来增大磁力。进一步地，为满足填充流量，冲程必须增大到至少四倍，这与螺线管阀的当前结构和尺寸不相符，从而增大应用螺线管阀的难度。此外，当填充燃料时，机械止回阀(check valve)等被应用于另外单独的流动路径。当填充压力大于储存在储罐中的压力时，止回阀打开，当填充压力小于或者等于储存在储罐中的压力时，止回阀被堵塞或阻塞。例如，当燃料填充路径和燃料供给路径如上所述那样分离时，阀具有复杂的内部结构，并且部件的数目增加，从而增加阀的成本并使内部泄漏部分增多。

发明内容

本发明提供一种高压螺线管阀，其具有可被分开的固定铁心或柱塞以及设置在分开的固定铁心或柱塞之间的辅助弹簧。可通过确保柱塞的最大操作冲程来统一燃料的填充流动路径和供给流动路径。可通过减少设置在阀内的流动路径来减小阀尺寸，从而减少部件的数目，以及降低成本并减少重量。

在本发明的一个方面中，高压螺线管阀可以包括连接到主体的阀壳体，所述主体可以具有入口端口和出口端口，以形成主要流动路径。可通过缠绕在阀壳体的周缘上的螺线管线圈的磁力磁化设置在阀壳体一侧的固定铁心，(例如顺序地)接合设置在阀壳体下侧的柱塞A和柱塞B来打开主体的主要流动途径。可以通过可弹性地设置在固定铁心和柱塞B之间的主弹簧关闭主要流动路径。进一步，可将固定铁心分为第二固定铁心和第一固定铁心，所述第二固定铁心可以通过联接到阀壳体的盘盖(disk cover)固定在阀壳体的一侧，第一固定铁心从第二固定铁心向柱塞B做往复运动。

此外，辅助弹簧可施加力以使第一固定铁心朝向柱塞B移位，所述柱塞B弹性地设置在第一固定铁心和第二固定铁心之间。柱塞B可以被分为第一柱塞和第二柱塞，并且第一柱塞和第二柱塞可通过弹性地设置在第一柱塞和第二柱塞之间的辅助弹簧在彼此相反方向上移位。例如，能够通过减少阀内部的主要流动路径和减少部件的数目来减小螺线管阀的尺寸，并且能够降低螺线管阀的成本和减少螺线管阀的重量。

附图说明

本公开的以上和其他特征将结合附图从以下详细描述中更明显地看出。

图1A是现有技术中螺线管阀的横截面和操作状态的示图的示例性实施例。

图1B是现有技术中螺线管阀的横截面和操作状态的示图的示例性实施例。

图1C是现有技术中螺线管阀的横截面和操作状态的示图的示例性实施例。

图2是根据本发明的示例性实施例的高压螺线管阀的横截面和操作状态的示图的示例性实施例。

图3是根据本发明的示例性实施例的高压螺线管阀的横截面和操作状态的示图的示例性实施例。

图4是根据本发明的示例性实施例的高压螺线管阀的横截面和操作状态的示图的示例性实施例。

图5是根据本发明的另一个示例性实施的高压螺线管阀的示图的示例性实施例。

具体实施方式

通过参考以下示例性实施例的详细描述和附图可以更易于理解本发明的优点和特征及其实现方法。应该理解的是，虽然结合示例性实施例描述了本发明，但将理解的是，本说明书不意在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明意在不仅包括示例性实施例而且包括各种替代、修改、等效物和其他实施例，这些可以包含在随附权利要求限定的精神和范围内。

本文所用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并非倾向于限制本发明。如本文所使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也倾向于包括复数形式，除非上下文另有明确说明。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括有”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其集合的存在或附加。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项中的任何和全部组合。例如，为了使本发明的描述清楚，没有示出无关部分，并且为清楚起见，夸大了层和区域的厚度。进一步地，当所述层在另一层或基底“上”时，所述层可以直接在另一层或基底上，或者第三层可以设置在其间。

应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语一般包括机动车辆，诸如包括运动型多功能汽车(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、***式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其他代用燃料车辆(例如得自除石油之外的资源的燃料)。如本文所参考，混合动力车辆为具有两种或更多种能源的车辆，例如汽油动力车辆和电动车辆。

第一示例性实施例

本发明提供一种高压螺线管阀200，其可以包括连接到主体100的阀壳体210，所述主体100可以包括具有主要流动路径L1的入口端口110和出口端口120，如图2到图4所示。可通过缠绕在阀壳体210周缘上的螺线管线圈213的磁力磁化设置在阀壳体210的一侧(例如第一侧)的固定铁心，接合(例如顺序地拉动)可设置在阀壳体200下侧的柱塞A 220和柱塞B来打开主体100的主要流动路径L1。

高压螺线管阀200可配置成使用可弹性地设置在固定铁心240和柱塞B 230之间的主弹簧S1关闭主要流动路径L1。例如，固定铁心240可以被分成第二固定铁心243和第一固定铁心241，第二固定铁心243通过联接到阀壳体210的盘盖211定位在阀壳体210的一侧，并且第一固定铁心241从第二固定铁心243朝向柱塞B 230返回。辅助弹簧S2可接合第一固定铁心241并使第一固定铁心朝向柱塞B 230移位，所述柱塞B 230可弹性地设置在第一固定铁心241和第二固定铁心243之间。

第二示例性实施例

在另一个示例性实施例中，高压螺线管阀200可以包括连接到主体100的阀壳体210，所述主体100可以包括具有主要流动路径L1的入口端口110和出口端口120，如图5所示。可通过可缠绕在阀壳体210周缘上的螺线管线圈213的磁力磁化设置在阀壳体210一侧的固定铁心，接合(例如顺序地拉动)可设置在阀壳体200下侧的柱塞A 220和柱塞B 230来打开主体100的主要流动路径L1。

高压螺线管阀200可以配置成使用弹性地设置在固定铁心240和柱塞B 230之间的主弹簧S1关闭主要流动路径L1。例如，柱塞B 230可以被分成第一柱塞235和第二柱塞237。第一柱塞235和第二柱塞237可通过弹性地设置在第一柱塞235和第二柱塞237之间的辅助弹簧S2在彼此相反方向上移位。特别地，联接销239可以设置在第一柱塞235内，并且可以防止第二柱塞237与第一柱塞235分离。

进一步，第一示例性实施例和第二示例性实施例可以包括柱塞B薄片固定器(plunger B sheet fixer)233，其可以通过螺纹接合穿过柱塞B 230的中心，但不限于此。此外，柱塞B薄片(plunger B sheet)231可以打开或关闭形成在柱塞A 220内的填充路径L2，并且可以形成在柱塞B 230的一侧。进一步地，填充路径L2可以穿过柱塞A 220的中心，可以打开和关闭主要流动路径L1的柱塞A薄片221可形成在柱塞A 220的周缘。换言之，阀壳体210可以是非磁性物质，并且可将电力施加到螺线管线圈213，可在螺线管线圈213周围感应电磁。柱塞B(例如磁性物质)、第一固定铁心和第二固定铁心243可以被磁化，可施加引力(例如拉力)，并且柱塞B 230可被移位(例如被提升)以打开所述阀，且第二固定阀243可通过以螺纹接合或焊接的方式与阀壳体210联接的盘盖211固定。

此外，为了通过以螺线管线圈的磁力提升柱塞B 230来打开阀，第二固定铁心243和第一固定铁心241可被磁化并且可产生用于接合(例如拉动)柱塞B 230的引力。具体地，为磁化第一固定铁心241和第二固定铁心243，当通过缠绕的螺线管线圈213施加的电力将阀设置在打开位置时，辅助弹簧S2可不操作但是可支撑固定铁心240。第二固定铁心243可具有填充氢气所施加的力(例如，由压力推动的)，而与将阀设置为打开所需的磁化力无关。本发明的作用和操作可包括将参考附图详细描述的前述构造。

根据图2到图4中示出的操作状态，可通过将固定铁心240分成两部分来填充气体压力，并且固定铁心240可以相互锁定(mutual latching structure)结构形成。辅助弹簧S2可向螺线管阀中施加力，并且可从柱塞A 220将所述力传递到柱塞B 230。此外，可将力传递到第一固定铁心241，以完全地压缩主弹簧S1和辅助弹簧S2，从而可以增大被施加到整个柱塞B 230的力(例如推动量)。相应的，可以形成主要流动路径11，从而可提供足够量的燃料。

此外，当供给氢气时，柱塞A 220和柱塞B 230可以通过螺线管线圈213的磁力接合(例如顺序地提升)冲程A的量，来打开阀。具体地，辅助弹簧S2和主弹簧S1的动力可大于由螺线管线圈213磁化第一固定铁心241和第二固定铁心243的力，以维持冲程A，从而提高阀操作性能。当螺线管操作力为F1时，并且填充压力的例为F2时，主弹簧1的动力可以为f1且主弹簧2的动力可以为f2。例如，f1<F1<f2<F2是可接受的(例如合适的)。此外，与包括冲程A+冲程B的现有技术中的总冲程相比，本示例性实施例除总冲程之外还可包括冲程C，这可实现更长的冲程并且可以确保用于填充氢气的填充路径L2。

进一步地，配置成引导柱塞B 230的阀导向器(valve guide)215可以在阀壳体210的纵向方向上形成在阀壳体210内。阀导向器215可以为非磁性物质。例如，当向螺线管线圈213供给电力时，可通过螺线管线圈213周围的电磁来磁感应作为磁性物质的柱塞B。第一固定铁心241和第二固定铁心243可以被磁化并且可施加引力，使得柱塞B 230可接合(例如提升)以打开阀。换言之，第二固定阀243可以通过螺纹接合或焊接的方式与阀导向器215联接。

例如，为了以螺线管线圈213的最小磁力使柱塞B 230移位(例如提升)并打开阀，第二固定铁心243和第一固定铁心241可以被磁化以产生拉动柱塞B的引力，并且第二固定铁心243和第一固定铁心241可定位在螺线管线圈213的内侧以被磁化，这样就需要作为非磁性物质的阀导向器215。进一步地，当向螺线管线圈213供给电力以打开阀时，辅助弹簧S2可不***作，并且可支撑第一固定铁心241。例如，当填充氢气时，辅助弹簧S2可被推动的第一固定铁心241压缩，而与电力的施加无关。根据本发明的示例性实施例，通过减少阀内的流动路径以及减少部件的数目，能够减小螺线管阀的尺寸，并且能够降低螺线管阀的成本且减少螺线管阀的重量。

虽然已经结合目前被视为示例性实施例的示例描述了本发明，但相反地，本发明意在涵盖随附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。另外，所有的这些修改和变型都被视为落入本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种高压螺线管阀，包括：

阀壳体的主要流动路径，其通过借由螺线管线圈的磁力磁化的固定铁心的磁力接合柱塞A和柱塞B而被打开和关闭，来供给和填充气体，

其中所述柱塞B被分为第一柱塞和第二柱塞，以及

其中所述第一柱塞和所述第二柱塞通过弹性地设置在所述第一柱塞和所述第二柱塞之间的辅助弹簧，在相反方向上移位。

2.根据权利要求1所述的高压螺线管阀，还包括：

联接销，其设置在所述第一柱塞处，以防止所述第二柱塞与所述第一柱塞分离。

3.根据权利要求1所述的高压螺线管阀，其中柱塞B薄片固定器通过螺纹接合穿过所述柱塞B的中心，并且打开和关闭形成于所述柱塞A中的填充流动路径的柱塞B薄片形成在所述柱塞B的一侧。

4.根据权利要求1所述的高压螺线管阀，其中填充流动路径穿过所述柱塞A的中心，并且打开和关闭所述主要流动路径的柱塞A薄片形成在所述柱塞A的周缘。